軽元素を利用した新しい物質合成法の反応メカニズムの解明と磁石材料設計指針の構築

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希土類フリー磁石材料の開発は、我が国のエネルギー戦略における最重要テーマの一つである。本研究はこれまでの当該分野の研究成果を踏まえ、軽元素（H,C,O,N）を利用した新しい物質合成法の反応メカニズムを解明するとともに、軽元素がFe合金の磁性に与える影響を理論計算によって解析し、希土類フリー磁石材料の材料設計指針を構築することを目標としている。初年度前半(4月~6月)は、1.酸化物経由によるナノ組織の形成過程の解析および2．磁気異方性、交換相互作用の第一原理計算について予備検討を開始した。1．においてはこれまでFeの酸化物のみを対象としていたが、今回Fe合金まで範囲を広げて検討した。最初にFe-M合金(M=Si、Mn、Ni)において空気を流した場合の酸化開始温度を求めた。M元素を添加することによって酸化開始温度は高くなり、約800 ℃以上となった。Feの場合は約400 ℃であるから大幅に高くなる。元素によって異なるものの、800～1000 ℃の間で(Fe,M)2O3あるいは(Fe,M)3O4の酸化物を得ることができた。次にこれらの還元条件を検討した。還元は水素ガスを流しながら行った。これも元素によって異なるものの役500 ℃以上でFeに還元されることがわかった。結晶子の大きさも還元温度が高くなるにしたがい増大する傾向にあるが、無添加の場合と比べて結晶子の大きさは小さく、M元素に粒成長抑制の効果があることがわかった。2．においては、理論計算の対象とする物質のスクリーニングを開始した。基盤研究Sに採択されたため本研究は廃止になったが、当該内容を継続して研究を進める。